高轨道高通量卫星多波束天线技术研究进展
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
空 间 电 子 技 术
６ ２
ＳＰ Ａ Ｃ ＥＥ Ｌ ＥＣ ＴＲ Ｏ Ｎ Ｉ Ｃ ＴＥＣ Ｈ Ｎ ＯＬ Ｏ ＧＹ
２０ １９ 年第 １ 期
高 轨 道 高 通 量 卫 星 多 波 束 天 线 技 术 研 究 进 展 ０
丁 伟 陶 啸 叶 文 熙 张 新 刚
，
，
，
（ 中 囯 空 间 技 术 研 究 院 西 安 分 院 西 安 ７ １００ ００ ） ，
： Ｖ４ ７４
Ａ
：
： １ ６ ７４ ７ － １ ３ ５ （ ２ ０ １ ９ ） ０ １ ００ ￣ ６２ ０ － ８
Ｄ Ｏ ／ Ｉ
１ ：
０ ． ３ ９６ ９
４ ０ ０ ０ ６ ７ ｎ ． ｉ ｓ ｓ
． １
７ －
１
３
５
．
２
９ １
．
１．
１ １
ｊ
Ａ Ｒ Ｍ Ａ ｄ ｖａｎ ｃｅ ｓｉｎ ｅ ｓ ｅａ ｒｃ ｈｏｎ
天咨
询公司
（
ＮＳＲ
）
率 先提
出
将 其定义 为“
，
采用
多 点
波束 和 频率 复用 、 在 同 样频 谱 资源 的 条 件 下 、 整 星通
信容量 大 幅 提 升 、 达 到 传 统 固 定 通 信卫 星 （
ＦＳ Ｓ
）
的
数倍 、 面 向 消 费 者 互 联 网 接 入 等 宽 带 应 用 的 卫
ＧＥ Ｏ Ｈ Ｔ Ｆ ａ ｎ ｔｅ ｎｎ ａ ｓ ａ ｎｄ ｐｒｅ ｓ ｅ ｎｔ ｓ ｔ ｈｅ ｃ ｕ ｒｒｅ ｎ ｔｓ ｔ ａ ｔｅ ｏｆｍ ｕｌ ｔｉ ｂｅ ａ ｍ ａ ｎｔｅ ｎ ｎａ ｓ ｆｏ ｒ ｔｈ ｅ ｔｙｐｉｃ ａ ｌ
Ｓ ｓｙ ｓ ｔｅ ｍ ｓ ．
ｙ ｉｎａ ｌ ｌ ，
ｔｈｅ ｋｅ ｙ ｔｅ ｃ ｈｎ ｏ ｌｏ ｇ ｉｅ ｓ
ａ ｎ ｄｄ ｅ ｖｅ ｌ ｏｐ ｍｅ ｎｔ ｔ ｒｅ ｎ ｄｓ ｏ ｆｍ ｕｌｔ ｉｂ ｅ ａｍ ａ ｎｔｅ ｎｎ ａ ｓ ａ ｒｅ ｓ ｕｍ ｍａ ｒｉｚ ｅｄ
，
ｗ
ｈｉｃ
ｈｐ
ｒｏ
ｖ
ｉｄｅ
ｓ ａ ｒｅ
ｆｅ
ｒｅ
ｎ
ｃｅ
ｆｏ
ｒｔ ｈｅ ｆｕ ｒｔ ｈｅ ｒ ｌａ ｒｇ ｅ ｒ ｃ ａ ｐａ ｃ ｉｔｙ
Ｔ ｕｌｔｉ － ｂ ｅ ａｍ ｎ ｔｅｎｎａ ｅ ｃｈｎｉ ｑ ｕｅｓ
Ｇ Ｏ Ｈ ｆｏｒ
Ｅ
Ｔ ｉｇ ｈ ｈ ｒｏｕｇ ｈｐ ｕｔＳ ａｔｅｌｌｉｔ ｅｓ
Ｗ Ｗ Ｄ Ｉ Ｎ Ｇ
ｅ ｉ Ｔ Ａ ０Ｘ ｉａ ｏ Ｙ Ｅ
，
，
ｅ ｎ ｘｉ ， ＺＨ Ａ ＮＧ Ｘ ｉ ｎ ｇａ ｎ ｇ
Ａ Ｘ Ｘ （ Ｃ ｈ ｉｎａ
ｓ
ｐａ ｃ ｅ ｂｏ ｒｎｅ ｍ
ｕｌｔ
ｉｂ
ｅ ａｍ
ａ ｎｔ
ｅ ｎｎａ ｉ
ｎ Ｃ ｈｉｎ
ａ ．
Ｋ Ｈ ＧＥ Ｏ Ｍ ｅ ｙ ｗｏ ｒｄ ｓ ：
ｉｇ ｈ
－
ｔ
ｈｒｏ
ｕ
ｇｈ
ｐｕｔ
ｓ ａ ｔ
ｅ
ｌｌ
ｉ ｔｅ
ｓ
；
；
ｕｌ ｂ ｔｉ ｅ ａ ｍａ ｎｔ ｅ ｎｎａ
〇 引 言
近年来 随 着 高 速互 联 网 接 入 、 机 载 通 信 、 远 程 ，
载多 波束 天线技 术 的 现状 、 关键 技 术 和 发 展 趋 势 ， 为 国 内 后续 开展更 大容 量 星载 多 波束 天 线技 术 的 研究
教育 、 远 程 医 疗 、 高 清 数 字 电 视 等 需 求 的 快 速 增 长 ，
高 通量 卫 星 已 经 成 Ｈ Ｈ （
Ｔ ｉ ｇ ｈ
ｈ
ｒｏｕ
ｈ ｇ
ｐ
ｕ
ｔ
Ｓ
ａ
ｔ
ｅｌ
ｌ
ｉ
ｔｅ
－
ＴＳ ）
为 目 前 卫 星行业 的 热点 之 一 许 多 国 家 和 地 区 也 成 ，
功 发 射多 颗 高 通 量卫 星 。 ＨＴＳ 卫星 概 念是 由 美 国 航
星”
１ ［
－
１〇
］
０
ＨＴＳ 卫 星 系 统 容 量 主 要 由 下 述 因 素 决 定 ： （ １ ）
卫星 天线 产 生 的 点 波 束 数 量 ；
２
（
）
卫 星 天 线 每 个 点
波束的可用 带 宽 （ 频率 复用 能力
）
；
（
３ ）
卫 星 系 统 采
用传 输体 制 的频 谱效 率 。 星 载天 线涉 及 的 关 键 技术
Fra Baidu bibliotek
就是 多 波束 天 线 技 术 波束 按 照 功 能 可 以 分 为 用 户 ，
束 关 束 多 波
和
口站多波
４
［
］
。
文章首 先给 出 星载反 射 面 多 波束 天线 的 技 术分
类 然 后着 重介 绍 近年 来 国 外 高 轨 道 ＨＴＳ 卫 星 中 的 ，
典型 多 波束 天线 技 术 最 后 总 结 了 ＨＴＳ 卫 星及 其 星 ，
ｃ ａ ｄｅ ｍｙ ｏｆ Ｓ ｐａ ｃ ｅ Ｔｅｃ ｈ ｎｏ ｌｏ ｇ ｙ （
，
ｉ ａｎ ） ，
，
ｉ ａｎ
７ １ ０ ０００ Ｃ ｈｉ ｎａ ） ，
Ａ Ｈ Ｈ Ｔ ｂ ａ ｒ ｃ ｓｔ
ｔ ：
ｉｇ ｈ － ｔｈ ｒｏ ｕ ｇ ｈｐｕ ｔ ｓ ａ ｔｅ ｌ ｌｉｔ ｅ ｓ （
Ｓ）
ｃａ ｎ
ｇ ｒｅ
ａ ｔｌｙ ｅ
ｎｈ
ａ ｎｃ
ｅ
ｔ
ｈｅ
ｏ
ｖ
ｅ
ｒ
ａ ｌ
ｌｓ ｙｓ ｔ
ｅ
ｍ ｃ
ｏｍ
ｍｕ
ｎｉ ｃ
ａｔ
ｉｏ
ｎ ｃ
ａ ｐａ ｃ
ｙ ｉ ｔ
ａ ｎ
ｄ ｈｉｇ ｈ
Ｈ Ｔ Ｔ ｇ ａ ｉ
ｎｍ
ｕ ｌ
ｔｉ
ｐ －
ｏ
ｉ ｎｔ
ｂｅ
ａ ｍ ａ ｎｔ
ｅ
ｎｎａ ｓ ａ ｒｅ
ｔｈ
ｅ ｋ
ｅｙ ｔ
ｏ
Ｓｓ ｙｓ ｔ ｅ ｍｓ ．
ｈｉ ｓ ｐａ ｐ ｅ ｒｉ ｎｔｒｏ ｄ ｕｃ ｅ ｓ ｔｈ ｅｃ ｌ ａ ｓ ｓ ｉ ｆｉ ｃ ａ ｔｉｏ ｎ ｏｆ ｓ ｐａ ｃ ｅ ｂｏ ｒｎｅ ｍ ｕｌｔ ｉｂｅ ａ ｍ
术 梳 理 总 结 了 目 前 高 通 量 卫 星 多 波束 天 线 的 关 键 技 术 和发 展 趋 势 为 我 囯 后 续 开展更 大 容 量 星 栽 多 波 束 天 线 技 术
，
，
的 研 究 提供 参 考 。
关 键 词 ： 高 通 量 卫 星 高轨 道 多 波束 天 线
；
；
图 分 类 号 文 献 标 识 码 文 章 编 号 中
摘 要 ： 高 通 量 卫 星 能 够 大 幅 提升 系 统 的 通信 容 量 而 高 增 益 多 点 波 束 天 线 是 高 通 量卫 星 实 现 高 数 据 呑 吐 量 的 ，
核心 。
文 章 首 先介 绍 了 星 栽 多 波 束 天 线 的 分 类 然 后 着 重 介 绍 了 典 型 的 囯 外 高 轨 道 高 通 量 卫 星 中 的 多 波 束 天 线 技 ，
６ ２
ＳＰ Ａ Ｃ ＥＥ Ｌ ＥＣ ＴＲ Ｏ Ｎ Ｉ Ｃ ＴＥＣ Ｈ Ｎ ＯＬ Ｏ ＧＹ
２０ １９ 年第 １ 期
高 轨 道 高 通 量 卫 星 多 波 束 天 线 技 术 研 究 进 展 ０
丁 伟 陶 啸 叶 文 熙 张 新 刚
，
，
，
（ 中 囯 空 间 技 术 研 究 院 西 安 分 院 西 安 ７ １００ ００ ） ，
： Ｖ４ ７４
Ａ
：
： １ ６ ７４ ７ － １ ３ ５ （ ２ ０ １ ９ ） ０ １ ００ ￣ ６２ ０ － ８
Ｄ Ｏ ／ Ｉ
１ ：
０ ． ３ ９６ ９
４ ０ ０ ０ ６ ７ ｎ ． ｉ ｓ ｓ
． １
７ －
１
３
５
．
２
９ １
．
１．
１ １
ｊ
Ａ Ｒ Ｍ Ａ ｄ ｖａｎ ｃｅ ｓｉｎ ｅ ｓ ｅａ ｒｃ ｈｏｎ
天咨
询公司
（
ＮＳＲ
）
率 先提
出
将 其定义 为“
，
采用
多 点
波束 和 频率 复用 、 在 同 样频 谱 资源 的 条 件 下 、 整 星通
信容量 大 幅 提 升 、 达 到 传 统 固 定 通 信卫 星 （
ＦＳ Ｓ
）
的
数倍 、 面 向 消 费 者 互 联 网 接 入 等 宽 带 应 用 的 卫
ＧＥ Ｏ Ｈ Ｔ Ｆ ａ ｎ ｔｅ ｎｎ ａ ｓ ａ ｎｄ ｐｒｅ ｓ ｅ ｎｔ ｓ ｔ ｈｅ ｃ ｕ ｒｒｅ ｎ ｔｓ ｔ ａ ｔｅ ｏｆｍ ｕｌ ｔｉ ｂｅ ａ ｍ ａ ｎｔｅ ｎ ｎａ ｓ ｆｏ ｒ ｔｈ ｅ ｔｙｐｉｃ ａ ｌ
Ｓ ｓｙ ｓ ｔｅ ｍ ｓ ．
ｙ ｉｎａ ｌ ｌ ，
ｔｈｅ ｋｅ ｙ ｔｅ ｃ ｈｎ ｏ ｌｏ ｇ ｉｅ ｓ
ａ ｎ ｄｄ ｅ ｖｅ ｌ ｏｐ ｍｅ ｎｔ ｔ ｒｅ ｎ ｄｓ ｏ ｆｍ ｕｌｔ ｉｂ ｅ ａｍ ａ ｎｔｅ ｎｎ ａ ｓ ａ ｒｅ ｓ ｕｍ ｍａ ｒｉｚ ｅｄ
，
ｗ
ｈｉｃ
ｈｐ
ｒｏ
ｖ
ｉｄｅ
ｓ ａ ｒｅ
ｆｅ
ｒｅ
ｎ
ｃｅ
ｆｏ
ｒｔ ｈｅ ｆｕ ｒｔ ｈｅ ｒ ｌａ ｒｇ ｅ ｒ ｃ ａ ｐａ ｃ ｉｔｙ
Ｔ ｕｌｔｉ － ｂ ｅ ａｍ ｎ ｔｅｎｎａ ｅ ｃｈｎｉ ｑ ｕｅｓ
Ｇ Ｏ Ｈ ｆｏｒ
Ｅ
Ｔ ｉｇ ｈ ｈ ｒｏｕｇ ｈｐ ｕｔＳ ａｔｅｌｌｉｔ ｅｓ
Ｗ Ｗ Ｄ Ｉ Ｎ Ｇ
ｅ ｉ Ｔ Ａ ０Ｘ ｉａ ｏ Ｙ Ｅ
，
，
ｅ ｎ ｘｉ ， ＺＨ Ａ ＮＧ Ｘ ｉ ｎ ｇａ ｎ ｇ
Ａ Ｘ Ｘ （ Ｃ ｈ ｉｎａ
ｓ
ｐａ ｃ ｅ ｂｏ ｒｎｅ ｍ
ｕｌｔ
ｉｂ
ｅ ａｍ
ａ ｎｔ
ｅ ｎｎａ ｉ
ｎ Ｃ ｈｉｎ
ａ ．
Ｋ Ｈ ＧＥ Ｏ Ｍ ｅ ｙ ｗｏ ｒｄ ｓ ：
ｉｇ ｈ
－
ｔ
ｈｒｏ
ｕ
ｇｈ
ｐｕｔ
ｓ ａ ｔ
ｅ
ｌｌ
ｉ ｔｅ
ｓ
；
；
ｕｌ ｂ ｔｉ ｅ ａ ｍａ ｎｔ ｅ ｎｎａ
〇 引 言
近年来 随 着 高 速互 联 网 接 入 、 机 载 通 信 、 远 程 ，
载多 波束 天线技 术 的 现状 、 关键 技 术 和 发 展 趋 势 ， 为 国 内 后续 开展更 大容 量 星载 多 波束 天 线技 术 的 研究
教育 、 远 程 医 疗 、 高 清 数 字 电 视 等 需 求 的 快 速 增 长 ，
高 通量 卫 星 已 经 成 Ｈ Ｈ （
Ｔ ｉ ｇ ｈ
ｈ
ｒｏｕ
ｈ ｇ
ｐ
ｕ
ｔ
Ｓ
ａ
ｔ
ｅｌ
ｌ
ｉ
ｔｅ
－
ＴＳ ）
为 目 前 卫 星行业 的 热点 之 一 许 多 国 家 和 地 区 也 成 ，
功 发 射多 颗 高 通 量卫 星 。 ＨＴＳ 卫星 概 念是 由 美 国 航
星”
１ ［
－
１〇
］
０
ＨＴＳ 卫 星 系 统 容 量 主 要 由 下 述 因 素 决 定 ： （ １ ）
卫星 天线 产 生 的 点 波 束 数 量 ；
２
（
）
卫 星 天 线 每 个 点
波束的可用 带 宽 （ 频率 复用 能力
）
；
（
３ ）
卫 星 系 统 采
用传 输体 制 的频 谱效 率 。 星 载天 线涉 及 的 关 键 技术
Fra Baidu bibliotek
就是 多 波束 天 线 技 术 波束 按 照 功 能 可 以 分 为 用 户 ，
束 关 束 多 波
和
口站多波
４
［
］
。
文章首 先给 出 星载反 射 面 多 波束 天线 的 技 术分
类 然 后着 重介 绍 近年 来 国 外 高 轨 道 ＨＴＳ 卫 星 中 的 ，
典型 多 波束 天线 技 术 最 后 总 结 了 ＨＴＳ 卫 星及 其 星 ，
ｃ ａ ｄｅ ｍｙ ｏｆ Ｓ ｐａ ｃ ｅ Ｔｅｃ ｈ ｎｏ ｌｏ ｇ ｙ （
，
ｉ ａｎ ） ，
，
ｉ ａｎ
７ １ ０ ０００ Ｃ ｈｉ ｎａ ） ，
Ａ Ｈ Ｈ Ｔ ｂ ａ ｒ ｃ ｓｔ
ｔ ：
ｉｇ ｈ － ｔｈ ｒｏ ｕ ｇ ｈｐｕ ｔ ｓ ａ ｔｅ ｌ ｌｉｔ ｅ ｓ （
Ｓ）
ｃａ ｎ
ｇ ｒｅ
ａ ｔｌｙ ｅ
ｎｈ
ａ ｎｃ
ｅ
ｔ
ｈｅ
ｏ
ｖ
ｅ
ｒ
ａ ｌ
ｌｓ ｙｓ ｔ
ｅ
ｍ ｃ
ｏｍ
ｍｕ
ｎｉ ｃ
ａｔ
ｉｏ
ｎ ｃ
ａ ｐａ ｃ
ｙ ｉ ｔ
ａ ｎ
ｄ ｈｉｇ ｈ
Ｈ Ｔ Ｔ ｇ ａ ｉ
ｎｍ
ｕ ｌ
ｔｉ
ｐ －
ｏ
ｉ ｎｔ
ｂｅ
ａ ｍ ａ ｎｔ
ｅ
ｎｎａ ｓ ａ ｒｅ
ｔｈ
ｅ ｋ
ｅｙ ｔ
ｏ
Ｓｓ ｙｓ ｔ ｅ ｍｓ ．
ｈｉ ｓ ｐａ ｐ ｅ ｒｉ ｎｔｒｏ ｄ ｕｃ ｅ ｓ ｔｈ ｅｃ ｌ ａ ｓ ｓ ｉ ｆｉ ｃ ａ ｔｉｏ ｎ ｏｆ ｓ ｐａ ｃ ｅ ｂｏ ｒｎｅ ｍ ｕｌｔ ｉｂｅ ａ ｍ
术 梳 理 总 结 了 目 前 高 通 量 卫 星 多 波束 天 线 的 关 键 技 术 和发 展 趋 势 为 我 囯 后 续 开展更 大 容 量 星 栽 多 波 束 天 线 技 术
，
，
的 研 究 提供 参 考 。
关 键 词 ： 高 通 量 卫 星 高轨 道 多 波束 天 线
；
；
图 分 类 号 文 献 标 识 码 文 章 编 号 中
摘 要 ： 高 通 量 卫 星 能 够 大 幅 提升 系 统 的 通信 容 量 而 高 增 益 多 点 波 束 天 线 是 高 通 量卫 星 实 现 高 数 据 呑 吐 量 的 ，
核心 。
文 章 首 先介 绍 了 星 栽 多 波 束 天 线 的 分 类 然 后 着 重 介 绍 了 典 型 的 囯 外 高 轨 道 高 通 量 卫 星 中 的 多 波 束 天 线 技 ，